一種多晶矽錠及其製備方法和一種多晶矽鑄錠爐與流程
2023-10-27 21:40:42 2
本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及一種多晶矽錠及其製備方法和一種多晶矽鑄錠爐。
背景技術：
近年來，太陽能作為一種新興的可再生綠色能源已經成為了人們開發和研究的熱點。伴隨著太陽能電池業的快速發展，成本低且適於規模化生產的多晶矽成為行業內最主要的光伏材料之一，並逐步取代傳統的直拉單晶矽在太陽能電池材料市場中的主導地位。
目前，DSS(Directional Solidification System，定向凝固系統)法被廣泛用於多晶矽鑄造，工藝流程大致包括加熱、熔化、結晶、退火和冷卻等步驟，在石英坩堝中生長出的多晶矽錠的晶粒從尾部到頭部大多呈柱狀，其中，尾部晶粒較小，隨著晶體生長高度，晶粒逐漸變大，晶粒長大後，導致頭部晶體缺陷不斷增多，從而造成多晶矽錠頭部矽片的電池轉換效率低。
因此，有必要製備一種晶粒均勻細小、缺陷較少的多晶矽。
技術實現要素：
鑑於此，本發明提供了一種多晶矽錠的製備方法，該製備方法操作容易，製得的多晶矽的晶粒細小均勻，能夠有效降低多晶矽錠頭部的位錯和缺陷密度。本發明還同時公開了一種通過該製備方法獲得的多晶矽錠，以及以一種多晶矽鑄錠爐。
第一方面，本發明提供了一種多晶矽錠的製備方法，包括：
在坩堝內填裝矽料後，加熱使所述矽料完全熔化形成矽熔體；
調整熱場形成過冷狀態，使所述矽熔體開始形核長晶，所述長晶過程中，以至少為30HZ的振動頻率振動所述矽熔體，所述振動的時間為30min-90min，振動結束後，矽熔體繼續長晶形成矽晶體；
待全部矽熔體結晶完後，經退火冷卻得到多晶矽錠。
可選地，所述振動包括對矽熔體進行超聲振動，所述超聲功率為1500W-5000W，超聲頻率為30KHZ-80KHZ。
可選地，所述振動包括對矽熔體進行縱向振動，所述縱向振動產生的振擊力為50N-150N，振動頻率為30HZ-80HZ。
可選地，對所述矽熔體進行至少一次振動。
可選地，待所述矽料完全熔化形成矽熔體後，調整熱場使所述矽熔體的溫度降至凝固點溫度，維持30min-40min後，所述矽熔體開始形核長晶，此時對所述矽熔體進行振動。
可選地，當所述矽晶體的質量開始降低時，對所述矽晶體上方的矽熔體進行振動。
本發明第一方面提供的多晶矽錠的製備方法，通過對矽熔體進行振動，坩堝底部形成數量較多的新晶核，待新晶核產生後即停止振動，此時坩堝底部形成了一層均勻細小的晶粒，此後矽熔體會自下而上在此晶粒的基礎上逐漸生長，最終生長成完整的多晶矽鑄錠，製得的多晶矽錠位錯較少。
第二方面，本發明提供了一種多晶矽錠，所述多晶矽錠按照前述多晶矽錠的製備方法製得。所述多晶矽錠位錯密度小於5×103個/cm2。
本發明第二方面提供的多晶矽錠位錯密度較少，質量較高。
第三方面，本發明提供了一種多晶矽鑄錠爐，其特徵在於，包括鑄錠爐本體和振動裝置，鑄錠爐本體包括坩堝，所述振動裝置包括一振動發生器以及與所述振動發生器連接的能量傳遞杆，所述振動發生器設置在所述鑄錠爐本體上，所述能量傳遞杆伸入所述坩堝內用于振動所述坩堝內的矽熔體。
可選地，所述振動發生器包括超聲波發生器，所述能量傳遞杆包括工具頭，所述超聲波發生器包括用於將電能轉換為超聲波的換能器以及用於改變超聲波振幅的變幅杆，所述變幅杆的一端與所述換能器連接，另一端與所述工具頭連接。
可選地，所述振動發生器包括縱向振動發生器，所述能量傳遞杆包括振動傳遞杆，所述振動傳遞杆的一端與所述振動發生器連接，所述振動傳遞杆的另一端設有與所述振動傳遞杆垂直的橫杆，所述振動發生器帶動所述橫杆在坩堝中進行縱向振動。
本發明實施例第三方面提供的多晶矽鑄錠爐，該多晶矽鑄錠爐中設有振動裝置，該振動裝置可以對矽熔體進行振動，在坩堝底部形成數量較多的新晶核，待新晶核產生後即停止振動，此時坩堝底部形成了一層均勻細小的晶粒，此後矽熔體會自下而上在此晶粒的基礎上逐漸生長，最終生長成完整的多晶矽鑄錠，製得的多晶矽錠位錯較少。同時，該振動裝置結構簡單，易於操作。
實施本發明實施例，具有如下有益效果：
(1)本發明提供的多晶矽錠的製備方法，通過對矽熔體進行振動，坩堝底部形成數量較多的新晶核，待新晶核產生後即停止振動，此時坩堝底部形成了一層均勻細小的晶粒，此後矽熔體會自下而上在此晶粒的基礎上逐漸生長，最終生長成完整的多晶矽鑄錠，製得的多晶矽錠位錯密度較少；
(2)本發明提供的多晶矽錠位錯密度較少，質量較高；
(3)本發明實施例第三方面提供的多晶矽鑄錠爐，該多晶矽鑄錠爐中設有振動裝置，該振動裝置可以對矽熔體進行振動，振動裝置結構簡單，易於操作。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明實施例1的多晶矽錠的結晶過程示意圖；
圖2是本發明一實施方式提供的多晶矽鑄錠爐的結構示意圖；
圖3是本發明一實施方式提供的振動裝置的結構示意圖；
圖4是本發明另一實施方式提供的多晶矽鑄錠爐的結構示意圖；
圖5是本發明實施例1製得的多晶矽錠的少子壽命圖；
圖6是本發明實施例1製得的多晶矽錠的矽片外觀圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明實施例第一方面提供了一種多晶矽錠的製備方法，包括：
在坩堝內填裝矽料後，加熱使所述矽料完全熔化形成矽熔體；
調整熱場形成過冷狀態，使所述矽熔體開始形核長晶，所述長晶過程中，以至少為30HZ的振動頻率振動所述矽熔體，所述振動的時間為30min-90min，振動結束後，矽熔體繼續長晶形成矽晶體；
待全部矽熔體結晶完後，經退火冷卻得到多晶矽錠。
本發明實施例通過對矽熔體進行振動，實現了矽錠的分層式生長，當晶體長到一半時，大晶粒中斷長成了一層小晶粒，並在小晶粒上外延生長，從而可以有效控制矽錠頭部的晶粒大小。可選地，本發明實施例形成的晶粒大小為1mm-3mm。
本發明實施方式中，待矽料完全熔化形成矽熔體後，調整熱場使矽熔體的溫度降至凝固點溫度，維持30min-40min後，矽熔體開始形核長晶，此時對矽熔體進行振動。在形核長晶的過程中同時對矽熔體進行振動，從而得到一層小晶粒，矽熔體再在這層小晶粒上進行外延生長得到多晶矽，減少了多晶矽中的位錯。
本發明一實施方式中，以30HZ-80KHZ的振動頻率振動所述矽熔體，所述振動的時間為30min-90min。可選地，以30HZ-80HZ或30KHZ-80KHZ的振動頻率振動所述矽熔體。可選地，振動時間為30min-40min。進一步可選地，振動時間為40min-90min。具體地，振動時間為30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min、85min、90min。
本發明一實施方式中，所述振動包括對矽熔體進行超聲振動，所述超聲功率為1500W-5000W，超聲頻率為30KHZ-80KHZ。可選地，超聲功率為3000W-5000W。可選地，超聲功率為1500W-3000W。具體地，所述超聲功率為1500W、2000W、2500W、3000W、3500W、4000W、4500W、5000W。可選地，超聲頻率為30KHZ-50KHZ。可選地，超聲頻率為50KHZ-80KHZ。具體地，超聲頻率為30KHZ、35KHZ、40KHZ、45KHZ、50KHZ、55KHZ、60KHZ、65KHZ、70KHZ、75KHZ、80KHZ。
超聲振動主要產生的效應有聲空化效應、聲流效應和熱效應三種效應。聲空化是增加形核率，細化晶粒的主要原因；聲流效應可以增加矽熔體對流，降低矽熔體內部微區的溫度梯度，有利於細化晶粒，消除偏析，影響晶粒生長。當足夠強的功率超聲波作用於液體介質時，聲壓產生正壓和負壓兩項。當交變聲壓的幅值大於矽熔體中的靜壓力，可在矽熔體中形成局部性的負壓區。當負壓大於液體分子之間的結合力時，矽熔體被拉斷而形成空腔，即產生空化氣泡。正壓相到來時，空化氣泡閉合與破裂，完成一個周期的空化過程。空化泡在膨脹過程中，將從周圍吸熱，導致微區內熔體溫度過冷。就是聲空化增加了形核機率。而聲流效應又降低了微區溫度梯度，利於細化晶粒，所以就產生了小晶粒。
本發明另一實施方式中，所述振動包括對矽熔體進行縱向振動，所述縱向振動產生的振擊力為50N-150N，振動頻率為30HZ-80HZ。可選地，縱向振動的振幅不超過10mm。具體地，振幅為3mm-8mm。可選地，所述機械振動產生的振擊力為50N-80N，可選地，所述機械振動產生的振擊力為80N-150N。具體地，縱向振動產生的振擊力為50N、55N、60N、65N、70N、75N、80N、85N、90N、95N、100N、105N、110N、115N、120N、125N、130N、135N、140N、145N、150N。可選地，振動頻率為30HZ-50HZ。可選地，振動頻率為50HZ-80HZ。可選地，振動頻率為30HZ、35HZ、40HZ、45HZ、50HZ、55HZ、60HZ、65HZ、70HZ、75HZ、80HZ。
縱向振動指的是在垂直於固液界面的方向上或垂直於坩堝底部方向上對矽熔體進行上下振動。固液界面指的是固體的矽晶體和矽熔體之間形成的界面。縱向振動引起的強烈衝擊和攪拌作用使矽熔體產生晶粒游離、增殖、快速冷卻，這些是晶粒細化和收縮改善的根本原因。振動使矽熔體的產生強烈對流，促進了液-固界面處枝晶的熔斷、固液界面即將附著的晶粒脫落且後續進行增殖，縱向振動還能均勻矽熔體溫度場，有利於晶核同時析出，而且矽熔體對流加劇，提高矽熔體導熱能力，增加了冷速，使析出的晶粒來不及長大，形成了細小晶粒。
本發明實施方式中，對矽熔體進行至少一次振動。可以對矽熔體進行一次超聲或縱向振動，也可以進行多次超聲或縱向振動，如2次、3次、4次、5次等。進一步可選地，當矽晶體的質量開始降低時，對所述矽晶體上方的矽熔體進行振動。具體地，所述矽晶體質量開始降低的高度為距坩堝底部15-25cm處、多晶矽錠1/2高度處、多晶矽錠1/3高度處或2/3高度處。
本發明實施方式中，坩堝為內壁塗有氮化矽塗層的坩堝。
本發明第一方面提供的多晶矽錠的製備方法，通過對矽熔體進行振動，在坩堝底部形成數量較多的新晶核，待新晶核產生後即停止振動，此時坩堝底部形成了一層均勻細小的晶粒，此後晶體會自下而上在此晶粒的基礎上逐漸生長，最終生長成完整的多晶矽鑄錠，製得的多晶矽錠位錯較少。
本發明實施例第二方面提供了一種多晶矽錠，所述多晶矽錠按照上述多晶矽錠的製備方法製得。所述多晶矽錠位錯密度小於5×103個/cm2。
本發明第二方面提供的多晶矽錠位錯密度較少，質量較高。
本發明實施例第三方面提供了一種多晶矽鑄錠爐，包括鑄錠爐本體和振動裝置，鑄錠爐本體包括坩堝，所述振動裝置包括一振動發生器以及與所述振動發生器連接的能量傳遞杆，所述振動發生器設置在鑄錠爐本體上，所述能量傳遞杆伸入坩堝內用于振動坩堝內的矽熔體。
本發明實施方式中，振動發生器可以通過常規方式設置在鑄錠爐本體上，如螺栓固定等。本發明實施方式中，能量傳遞杆可伸縮，當不需要振動的時候，將能量傳遞杆收縮至矽熔體接觸不到的位置，當需要振動的時候，將能量傳遞杆下降至矽熔體中進行振動。可選地，能量傳遞杆不與矽反應，且熔點大於矽。進一步可選地，能量傳遞杆的熔點大於1560℃，具體可選地，能量傳遞杆的材質為鉬、鎢、氮化矽或碳化矽。
如圖2和圖3所示，圖2中30代表矽晶體，40代表矽熔體。本發明一實施方式中，一種多晶矽鑄錠爐，包括鑄錠爐本體10和振動裝置20，鑄錠爐本體包括坩堝11，所述振動裝置20包括一振動發生器以及與所述振動發生器連接的能量傳遞杆，所述振動發生器設置在所述鑄錠爐本體上，所述能量傳遞杆伸入所述坩堝內用于振動所述坩堝內的矽熔體40，具體地，所述振動發生器包括超聲波發生器，所述能量傳遞杆包括工具頭，所述超聲波發生器包括用於將電能轉換為超聲波的換能器21以及用於改變超聲波振幅的變幅杆23，所述變幅杆23的一端與所述換能器21連接，另一端與所述工具頭22連接。可選地，超聲波發生器與超聲波驅動電源連接用於將市電(380v或220v)轉換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流信號，從而發生一定頻率的超聲波。進一步可選地，超聲波發生器還包括冷卻風扇24和外殼25，所述冷卻風扇24通過螺釘固定在外殼25的頂端，所述超聲波換能器21放置在外殼25內，外殼25通過法蘭26與變幅杆23固定在一起。
所述換能器將電能轉換成超聲頻機械振動，所述變幅杆將換能器的振動能量放大後傳遞給所述工具頭，最後通過工具頭將超聲波傳遞給矽熔體。
本發明實施方式中，在超聲振動時，工具頭的端部距離初始形核長晶過程中的坩堝底部或矽晶體上表面的距離為15-20cm。
如圖4所示，圖4中30代表矽晶體，40代表矽熔體。本發明另一實施方式中，一種多晶矽鑄錠爐，包括鑄錠爐本體10和振動裝置50，鑄錠爐本體包括坩堝11，所述振動裝置50包括一振動發生器以及與所述振動發生器連接的能量傳遞杆，所述振動發生器設置在所述鑄錠爐本體上，所述能量傳遞杆伸入所述坩堝內用于振動所述坩堝內的矽熔體40，具體地，所述振動發生器包括縱向振動發生器51，所述能量傳遞杆包括振動傳遞杆52，振動傳遞杆52的一端與振動發生器51連接，所述振動傳遞杆52的另一端設有與所述振動傳遞杆52垂直的橫杆53，所述振動發生器帶動所述橫杆53在坩堝中進行縱向振動。具體地，振動傳遞杆和橫杆按照圖中箭頭的方向進行上下振動。橫杆在垂直於固液界面方向上或垂直於坩堝頂部方向進行上下攪動，使矽熔體產生強烈對流，促進了液-固界面處枝晶的熔斷，形成了細小晶粒。可選地，縱向振動發生器51為可驅動振動傳遞杆上下振動的電機。
本發明實施方式中，橫杆的長度小於坩堝的寬度，具體地，橫杆的長度為106cm-126cm。
本發明實施方式中，在縱向振動時，橫杆距離初始形核長晶過程中的坩堝底部或矽晶體上表面的距離為15-20cm。
本發明第三方面提供的多晶矽鑄錠爐，該多晶矽鑄錠爐中設有振動裝置，該振動裝置可以對矽熔體進行振動，在坩堝底部形成數量較多的新晶核，待新晶核產生後即停止振動，此時坩堝底部形成了一層晶粒均勻細小的晶粒，此後晶體會自下而上在此晶粒的基礎上逐漸生長，最終生長成完整的多晶矽鑄錠，製得的多晶矽錠位錯較少。同時，該振動裝置結構簡單，易於操作。
實施例1
一種多晶矽錠的製備方法，包括以下步驟：
(1)取石英坩堝(內徑840mm×840mm)，在坩堝內填裝各種塊狀的矽料。將上述裝有矽料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動鑄錠程序，抽真空並加熱，加熱到矽熔點溫度，使矽料慢慢熔化成矽熔體。
(2)待矽料全部熔化後形成矽熔體；調整熱場，使其達到過冷狀態，此時將矽熔體降溫至接近凝固點溫度，並穩定溫度30min，矽熔體開始形核長晶，此時開啟超聲波振動裝置對矽熔體進行振動，超聲波通過工具頭傳遞給矽熔體，超聲波功率3000W，超聲波頻率50KHZ，超聲波振動時間為40min。振動結束後，關閉振動器，待矽晶體生長到目標矽錠一半高度時，再次打開超聲波振動器，超聲波功率3000W，超聲波頻率50KHZ。超聲波振動時間為40min。振動結束後，關閉振動器，將超聲波振動變幅杆和工具頭都往上升，工具頭升到矽熔體不能接觸的位置，讓矽晶體生長完畢。
(3)待全部矽熔體結晶完後，經退火冷卻得到多晶矽錠。
圖1是本實施例多晶矽錠結晶過程示意圖。圖中1為坩堝，2為通過振動產生的第一層小晶粒，小晶粒的尺寸為1mm-3mm，3為矽熔體在小晶粒2上外延生長出的第一層晶體3。當第一層晶體3長到目標矽錠高度的一半時，對矽熔體再次進行振動，生成大量的第二層小晶粒4，小晶粒的尺寸為1mm-3mm，然後繼續結晶，長成第二層晶體5。
採用WT2000檢測本實施例所得多晶矽錠的少子壽命，檢測結果如圖5所示，圖5是本發明實施例1製得的多晶矽錠少子壽命檢測結果圖；從圖5中可以看出，本發明實施例1製得的多晶矽錠從底部到頭部的少子壽命分布非常均勻，低少子壽命區域面積小，矽錠質量較高。
將上述製得的多晶矽錠冷卻後，進行開方得到多晶矽塊，切片-清洗後得到多晶矽片，圖6為本發明實施例1製得的多晶矽片的外觀圖，從圖6中可以看出，本發明實施例1製得的多晶矽片中晶粒細小均勻。
實施例2
一種多晶矽錠的製備方法，包括以下步驟：
(1)取石英坩堝(內徑840mm×840mm)，在坩堝內填裝各種塊狀的矽料。將上述裝有矽料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動鑄錠程序，抽真空並加熱，加熱到矽熔點溫度，使矽料慢慢熔化成矽熔體。
(2)待矽料全部熔化後形成矽熔體；調整熱場，使其達到過冷狀態，此時將矽熔體降溫至接近凝固點溫度，並穩定溫度30min，矽熔體開始形核長晶，此時開啟超聲波振動裝置對矽熔體進行振動，超聲波通過工具頭傳遞給矽熔體，超聲波功率1500W，超聲波頻率30KHZ。超聲波振動時間為90min。振動結束後，關閉振動器，待矽晶體生長到目標矽錠一半高度時，再次打開超聲波振動器，超聲波功率500W，超聲波頻率30KHZ。超聲波振動時間為90min。振動結束後，關閉振動器，將超聲波振動變幅杆和工具頭都往上升，工具頭升到矽熔體不能接觸的位置，讓矽晶體生長完畢。
(3)待全部矽熔體結晶完後，經退火冷卻得到多晶矽錠。
實施例3
一種多晶矽錠的製備方法，包括以下步驟：
(1)取石英坩堝(內徑840mm×840mm)，在坩堝內填裝各種塊狀的矽料。將上述裝有矽料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動鑄錠程序，抽真空並加熱，加熱到矽熔點溫度，使矽料慢慢熔化成矽熔體。
(2)待矽料全部熔化後形成矽熔體；調整熱場，使其達到過冷狀態，此時將矽熔體降溫至接近凝固點溫度，並穩定溫度30min，矽熔體開始形核長晶，此時開啟超聲波振動裝置對矽熔體進行振動，超聲波通過工具頭傳遞給矽熔體，超聲波功率5000W，超聲波頻率80KHZ。超聲波振動時間為30min。振動結束後，關閉振動器，待矽晶體生長到目標矽錠一半高度時，再次打開超聲波振動器，超聲波功率5000W，超聲波頻率80KHZ。超聲波振動時間為30min。振動結束後，關閉振動器，將超聲波振動變幅杆和工具頭都往上升，工具頭升到矽熔體不能接觸的位置，讓矽晶體生長完畢。
(3)待全部矽熔體結晶完後，經退火冷卻得到多晶矽錠。
實施例4
一種多晶矽錠的製備方法，包括以下步驟：
(1)取石英坩堝(內徑840mm×840mm)，在坩堝內填裝各種塊狀的矽料。將上述裝有矽料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動鑄錠程序，抽真空並加熱，加熱到矽熔點溫度，使矽料慢慢熔化成矽熔體。
(2)待矽料全部熔化後形成矽熔體，調整熱場，使其達到過冷狀態，此時將矽熔體降溫至接近凝固點溫度，並穩定溫度30min。矽熔體開始形核長晶，此時開啟振動裝置進行縱向振動，振動能量並通過振動傳遞杆傳遞給矽熔體，振動方向為垂直於坩堝底部方向上下振動，振動振擊力為100N，振動頻率為50HZ。振動時間為40min。振幅不超過10mm。振動結束後，關閉縱向振動器，待矽晶體生長到目標矽錠一半高度時，再次打開縱向振動器，振動方向為垂直於坩堝底部方向上下振動，振動振擊力為100N，振動頻率為50HZ。振動時間為40min。振動結束後關閉振動器，將振動傳遞杆和橫杆都往上升，橫杆上升到矽熔體不能接觸的位置，讓矽晶體生長完畢。
(3)待全部矽熔體結晶完後，經退火冷卻得到多晶矽錠。
實施例5
一種多晶矽錠的製備方法，包括以下步驟：
(1)取石英坩堝(內徑840mm×840mm)，在坩堝內填裝各種塊狀的矽料。將上述裝有矽料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動鑄錠程序，抽真空並加熱，加熱到矽熔點溫度，使矽料慢慢熔化成矽熔體。
(2)待矽料全部熔化後形成矽熔體，調整熱場，使其達到過冷狀態，此時將矽熔體降溫至接近凝固點溫度，並穩定溫度30min。矽熔體開始形核長晶，此時開啟振動裝置進行縱向振動，振動能量並通過振動傳遞杆傳遞給矽熔體，振動方向為垂直於坩堝底部方向上下振動，振動振擊力為50N，振動頻率為30HZ。振動時間為90min。振幅不超過10mm。振動結束後，關閉縱向振動器，待矽晶體生長到目標矽錠一半高度時，再次打開縱向振動器，振動方向為垂直於坩堝底部方向上下振動，振動振擊力為50N，振動頻率為30HZ。振動時間為90min。振動結束後關閉振動器，將振動傳遞杆和橫杆都往上升，橫杆上升到矽熔體不能接觸的位置，讓矽晶體生長完畢。
(3)待全部矽熔體結晶完後，經退火冷卻得到多晶矽錠。
實施例6
一種多晶矽錠的製備方法，包括以下步驟：
(1)取石英坩堝(內徑840mm×840mm)，在坩堝內填裝各種塊狀的矽料。將上述裝有矽料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動鑄錠程序，抽真空並加熱，加熱到矽熔點溫度，使矽料慢慢熔化成矽熔體。
(2)待矽料全部熔化後形成矽熔體，調整熱場，使其達到過冷狀態，此時將矽熔體降溫至接近凝固點溫度，並穩定溫度30min。矽熔體開始形核長晶，此時開啟振動裝置進行縱向振動，振動能量並通過振動傳遞杆傳遞給矽熔體，振動方向垂直於坩堝底部方向上下振動，振動振擊力為150N，振動頻率為80HZ。振動時間為30min。振幅不超過10mm。振動結束後，關閉縱向振動器，待矽晶體生長到目標矽錠一半高度時，再次打開縱向振動器，振動方向為垂直於坩堝底部方向上下振動，振動振擊力為150N，振動頻率為80HZ。振動時間為30min。振動結束後關閉振動器，將振動傳遞杆和橫杆都往上升，橫杆上升到矽熔體不能接觸的位置，讓矽晶體生長完畢。
(3)待全部矽熔體結晶完後，經退火冷卻得到多晶矽錠。
效果實施例
對比例1：對比例1和實施例1的區別在於對比例1在鑄錠過程中不對矽熔體進行振動。
將上述製得的多晶矽錠冷卻後，進行開方得到多晶矽塊，切片-清洗後得到多晶矽片，以該多晶矽片為原料採用絲網印刷工藝製作成太陽能電池。並測定太陽能電池的光電轉換效率。
對所得多晶矽錠，採用光學顯微鏡(放大200倍)進行位錯觀察，測試實施例1和對比例1製得的多晶矽錠的位錯密度，同時測試由多晶矽錠製備得到的電池的轉換效率。結果表明，實施例1製得的多晶矽錠的頭尾平均位錯密度降低至5×103個/cm2，電池轉換效率達到18.65％-18.80％，而對比例1製得的多晶矽錠的頭尾平均位錯密度為4×104個/cm2，電池轉換效率達到18.5％。說明，本發明實施例製得的多晶矽錠的位錯密度較少，矽錠質量較好，由該多晶矽錠製得的電池的轉換效率較高。
以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。